Ano ang magnetic field. Magnetic field at mga katangian nito - lecture

Upang maunawaan ang pinagmulan ng larangan at ang mga katangian nito, kinakailangan na magkaroon ng pag-unawa sa maraming natural na phenomena. Sa madaling salita, ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay isang espesyal na anyo ng bagay na nilikha ng mga magnet. Bukod dito, ang mga mapagkukunan ng magnetic field ay maaaring mga relay, kasalukuyang generator, electric motor, atbp.

Medyo kasaysayan

Bago pumunta ng malalim sa kasaysayan, ito ay nagkakahalaga ng pag-alam sa kahulugan ng isang magnetic field: Ang MF ay isang force field na kumikilos sa paglipat ng mga electric charge at katawan. Tungkol naman sa phenomenon ng magnetism, bumabalik ito sa malalim na nakaraan, sa kasagsagan ng mga sibilisasyon ng Asia Minor. Sa teritoryo nila, sa Magnesia, natagpuan ang mga bato na naaakit sa isa't isa. Pinangalanan sila sa lugar kung saan sila nagmula.

Tiyak na mahirap sabihin kung sino ang natuklasan ang konsepto ng isang magnetic field.. Gayunpaman, sa simula ng ika-19 na siglo, si H. Oersted ay nagsagawa ng isang eksperimento at natagpuan na kung ang isang magnetic needle ay inilagay malapit sa isang konduktor at isang kasalukuyang dumadaloy dito, ang arrow ay magsisimulang lumihis. Kung ang isang frame na may isang kasalukuyang ay kinuha, pagkatapos ay isang panlabas na patlang na kumikilos sa patlang nito.

Sa mga tuntunin ng mga modernong pagpipilian, ang mga magnet na ginagamit sa paggawa ng iba't ibang mga produkto ay maaaring makaapekto sa pagpapatakbo ng mga elektronikong pacemaker ng puso at iba pang mga aparato sa cardiology.

Ang mga karaniwang iron at ferrite magnets ay nagdudulot ng halos walang mga problema, dahil ang mga ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang maliit na puwersa. Gayunpaman, medyo kamakailan, lumitaw ang mga mas malakas na magnet - mga haluang metal ng neodymium, boron at bakal. Sila ay maliwanag na pilak at ang kanilang bukid ay napakalakas. Ginagamit ang mga ito sa mga sumusunod na industriya:

• Pananahi.
• Pagkain.
• Tool sa makina.
• Space, atbp.

Depinisyon ng konsepto at graphic na pagpapakita

Ang mga magnet, na ipinakita sa anyo ng isang horseshoe, ay may dalawang dulo - dalawang poste. Ito ay sa mga lugar na ito na ang pinaka-binibigkas na nakakaakit na mga katangian ay ipinahayag. Kung ang isang magnet ay sinuspinde mula sa isang string, ang isang dulo ay palaging ituturo sa hilaga. Ang compass ay batay sa prinsipyong ito.

Ang mga magnetic pole ay maaaring makipag-ugnayan sa isa't isa: tulad ng mga nagtataboy, hindi katulad ng mga nakakaakit. Sa paligid ng mga magnet na ito, lumitaw ang isang kaukulang field, na katulad ng isang electric field. Ito ay nagkakahalaga ng pagbanggit na imposibleng matukoy ang magnetic field sa mga pandama ng tao.

Ang magnetic field at ang mga katangian nito ay madalas na ipinapakita sa anyo ng mga graph gamit ang mga linya ng induction. Ang termino ay nangangahulugan na may mga linya na ang mga tangent ay nagtatagpo sa magnetic induction vector. Ang parameter na ito ay binubuo sa mga katangian ng MP at nagsisilbing isang kadahilanan sa pagtukoy sa kapangyarihan at direksyon nito.

Kung superintense ang field, magkakaroon ng mas maraming linya.

Ang konsepto ng isang magnetic field sa anyo ng isang imahe:

Ang mga tuwid na konduktor na may electric current ay may mga linya sa anyo ng isang concentric na bilog. Ang kanilang gitnang bahagi ay ilalagay sa gitnang linya ng konduktor. Ang mga magnetic na linya ay nakadirekta ayon sa panuntunan ng gimlet: ang elemento ng paggupit ay naka-screwed in upang ito ay tumuturo patungo sa kasalukuyang, at ang hawakan ay tumuturo sa direksyon ng mga linya.

Ang field, na nilikha ng isang pinagmulan, ay maaaring magkaroon ng iba't ibang kapangyarihan sa iba't ibang mga kapaligiran. Lahat salamat sa magnetic parameter ng medium, at mas partikular, ang absolute magnetic permeability, na sinusukat sa Henry bawat metro (g / m). Ang iba pang mga parameter ng field ay ang magnetic constant - ang kabuuang vacuum permeability, at ang relative constant.

Pagkamatagusin, pag-igting at induction

Ang permeability ay isang walang sukat na halaga. Ang media na may permeability na mas mababa sa isa ay tinatawag na diamagnetic. Sa kanila, ang patlang ay hindi mas malakas kaysa sa isang vacuum. Kasama sa mga elementong ito ang tubig, asin, bismuth, hydrogen. Ang mga sangkap na may permeability na higit sa pagkakaisa ay tinatawag na paramagnetic. Kabilang dito ang:

• Hangin.
• Lithium.
• Magnesium.
• Sosa.

Ang index ng magnetic permeability ng diamagnets at paramagnets ay hindi nakasalalay sa isang kadahilanan tulad ng boltahe ng panlabas na field. Sa madaling salita, ang halagang ito ay pare-pareho para sa isang partikular na kapaligiran.

Ang mga ferromagnets ay inuri bilang isang hiwalay na grupo. Ang kanilang magnetic permeability ay maaaring katumbas ng isang marka ng ilang libo. Ang ganitong mga sangkap ay maaaring aktibong mag-magnetize at dagdagan ang field. Ang mga ferromagnets ay malawakang ginagamit sa electrical engineering.

Inilalarawan ng mga espesyalista ang kaugnayan sa pagitan ng lakas ng panlabas na larangan at ng magnetic induction ng mga ferromagnets gamit ang magnetization curve, ibig sabihin, mga graph. Kung saan ang graph ng curve ay yumuko, ang rate ng pagtaas sa induction ay bumababa. Pagkatapos ng isang liko, kapag ang isang tiyak na tagapagpahiwatig ay naabot, ang saturation ay lilitaw at ang curve ay tumataas nang bahagya, papalapit sa mga halaga ng isang tuwid na linya. Sa lugar na ito mayroong isang pagtaas sa induction, ngunit sa halip maliit. Summing up, maaari nating sabihin na ang graph ng relasyon ng pag-igting sa induction ay isang variable na paksa, at ang pagkamatagusin ng isang elemento ay nakasalalay sa panlabas na larangan.

Lakas ng field

Ang isa pang mahalagang katangian ng MF ay ang intensity, na ginagamit kasama ng induction vector. Ang kahulugan na ito ay isang vector parameter. Tinutukoy nito ang intensity ng panlabas na larangan. Ang makapangyarihang mga patlang ng ferromagnets ay maaaring ipaliwanag sa pamamagitan ng pagkakaroon ng maliliit na elemento sa kanila, na lumilitaw na maliliit na magnet.

Kung ang ferromagnetic component ay walang magnetic field, maaaring wala itong magnetic properties, dahil ang mga field ng mga domain ay magkakaroon ng ibang oryentasyon. Isinasaalang-alang ang mga katangian, posible na maglagay ng ferromagnet sa isang panlabas na MF, halimbawa, sa isang coil na may kasalukuyang, kung saan ang mga domain ay magbabago sa kanilang posisyon sa direksyon ng field. Ngunit kung ang panlabas na MF ay masyadong mahina, kung gayon ang isang maliit na bilang ng mga domain na malapit dito ay bumabaliktad.

Habang lumalakas ang panlabas na larangan, parami nang parami ang mga domain na magsisimulang lumiko sa direksyon nito. Sa sandaling umikot ang lahat ng domain, lalabas ang isang bagong kahulugan - magnetic saturation.

mga pagbabago sa larangan

Ang magnetization curve ay hindi nagtatagpo sa demagnetization curve sa sandaling tumaas ang kasalukuyang sa saturation nito sa isang coil na may ferromagnet. Ang isa pang nangyayari sa zero tension, ibig sabihin, ang magnetic induction ay maglalaman ng iba pang mga indicator, na tinatawag na residual induction. Kung ang induction ay nasa likod ng magnetizing force, kung gayon ito ay tinatawag na hysteresis.

Upang makamit ang ganap na demagnetization ng ferromagnet core sa coil, kinakailangan upang magbigay ng isang kasalukuyang sa kabaligtaran ng direksyon, sa gayon ay lumilikha ng nais na pag-igting.

Ang iba't ibang mga elemento ng ferromagnetic ay nangangailangan ng iba't ibang haba. Kung mas malaki ang naturang segment, mas maraming enerhiya ang kailangan para sa demagnetization. Kapag ang bahagi ay ganap na na-demagnetize, maaabot nito ang isang estado na tinatawag na puwersang mapilit.

Kung patuloy nating tataas ang kasalukuyang sa likid, pagkatapos ay sa isang sandali ang induction ay muling maabot ang isang estado ng saturation, ngunit may ibang posisyon ng mga linya. Kapag nagde-demagnetize sa kabilang direksyon, lumilitaw ang natitirang induction. Maaari itong maging kapaki-pakinabang sa paggawa ng isang permanenteng magnet. Ang mga bahagi na may mahusay na kakayahang mag-remagnetize ay ginagamit sa mechanical engineering.

Rules of Lenz, kaliwa at kanang kamay

Ayon sa batas ng kaliwang kamay, madali mong malalaman ang direksyon ng agos. Kaya, kapag itinatakda ang kamay, kapag ang mga magnetic na linya ay pinapasok sa palad at ang 4 na daliri ay tumuturo sa direksyon ng kasalukuyang nasa konduktor, ipapakita ng hinlalaki ang direksyon ng puwersa. Ang ganitong puwersa ay ididirekta patayo sa kasalukuyang at ang induction vector.

Ang konduktor na gumagalaw sa MP ay tinatawag na prototype ng de-koryenteng motor, kapag ang kuryente ay na-convert sa mekanikal na enerhiya. Kapag ang konduktor ay gumagalaw sa MP, ang isang electromotive na puwersa ay nabuo sa loob nito, na may mga tagapagpahiwatig na proporsyonal sa induction, ang haba na ginamit at ang bilis ng paggalaw. Ang relasyong ito ay tinatawag na electromagnetic induction.

Upang matukoy ang direksyon ng EMF, ginagamit ang panuntunan sa kanang kamay: nakaposisyon din ito sa paraang tumagos ang mga linya sa palad, habang ipapakita ng mga daliri kung saan nakadirekta ang induced EMF, at ididirekta ng hinlalaki ang konduktor na lumipat. Ang isang konduktor na gumagalaw sa MP sa ilalim ng impluwensya ng mekanikal na puwersa ay itinuturing na isang pinasimple na bersyon ng isang electric generator, kung saan ang mekanikal na enerhiya ay na-convert sa elektrikal na enerhiya.

Kapag ang isang magnet ay ipinasok sa coil, mayroong isang pagtaas sa magnetic flux sa circuit, at ang MF, na nilikha ng sapilitan na kasalukuyang, ay nakadirekta laban sa pagtaas ng pagtaas ng magnetic flux. Upang matukoy ang direksyon, kailangan mong tingnan ang magnet mula sa north field.

Kung ang isang konduktor ay nakakalikha ng pagkakaisa ng mga alon kapag ang kuryente ay dumaan dito, kung gayon ito ay tinatawag na inductance ng konduktor. Ang katangiang ito ay tumutukoy sa mga pangunahing kapag nabanggit ang mga de-koryenteng circuit.

Patlang ng lupa

Ang planetang Earth mismo ay isang malaking magnet. Napapaligiran ito ng isang globo na pinangungunahan ng magnetic forces. Ang isang malaking bahagi ng siyentipikong mga mananaliksik ay nagtalo na ang magnetic field ng Earth ay lumitaw dahil sa core. Mayroon itong likidong shell at isang solidong panloob na komposisyon. Dahil umiikot ang planeta, lumilitaw ang walang katapusang mga alon sa likidong bahagi, at ang paggalaw ng mga singil sa kuryente ay lumilikha ng isang patlang sa paligid ng planeta, na nagsisilbing proteksiyon na hadlang mula sa mga nakakapinsalang cosmic particle, halimbawa, mula sa solar wind. Binabago ng field ang direksyon ng mga particle, ipinapadala ang mga ito sa mga linya.

Ang daigdig ay tinatawag na magnetic dipole. Ang South Pole ay matatagpuan sa heyograpikong North, at ang North MP, sa kabaligtaran, sa South geographic. Sa katotohanan, ang mga poste ay hindi nag-tutugma hindi lamang sa lokasyon. Ang katotohanan ay ang magnetic axis ay tumagilid na may paggalang sa rotational axis ng planeta sa pamamagitan ng 11.6 degrees. Dahil sa maliit na pagkakaiba, naging posible na gumamit ng compass. Ang arrow ng device ay eksaktong tumuturo sa South magnetic Pole at bahagyang baluktot - sa North geographic. Kung ang compass ay umiral 730,000 taon na ang nakalilipas, ito ay tumuturo sa parehong magnetic at normal na North Pole.

Sa huling siglo, ang iba't ibang mga siyentipiko ay naglagay ng ilang mga pagpapalagay tungkol sa magnetic field ng Earth. Ayon sa isa sa kanila, lumilitaw ang field bilang resulta ng pag-ikot ng planeta sa paligid ng axis nito.

Ito ay batay sa kakaibang epekto ng Barnet-Einstein, na nakasalalay sa katotohanan na kapag ang anumang katawan ay umiikot, isang magnetic field ang lumitaw. Ang mga atomo sa epektong ito ay may sariling magnetic moment, habang umiikot sila sa kanilang sariling axis. Ito ay kung paano lumilitaw ang magnetic field ng Earth. Gayunpaman, ang hypothesis na ito ay hindi nakatiis sa mga pagsubok na pang-eksperimento. Ito ay lumabas na ang magnetic field na nakuha sa isang di-maliit na paraan ay ilang milyong beses na mas mahina kaysa sa tunay.

Ang isa pang hypothesis ay batay sa hitsura ng isang magnetic field dahil sa pabilog na paggalaw ng mga sisingilin na particle (mga electron) sa ibabaw ng planeta. Siya, masyadong, ay walang kakayahan. Ang paggalaw ng mga electron ay maaaring maging sanhi ng paglitaw ng isang napakahinang field, bukod pa rito, ang hypothesis na ito ay hindi nagpapaliwanag ng pagbaliktad ng magnetic field ng Earth. Ito ay kilala na ang north magnetic pole ay hindi nag-tutugma sa north geographical.

Solar wind at manta na alon

Ang mekanismo ng pagbuo ng magnetic field ng Earth at iba pang mga planeta ng solar system ay hindi lubos na nauunawaan at sa ngayon ay nananatiling isang misteryo sa mga siyentipiko. Gayunpaman, ang isang iminungkahing hypothesis ay gumagawa ng isang magandang trabaho sa pagpapaliwanag ng pagbabaligtad at magnitude ng totoong field induction. Ito ay batay sa gawain ng mga panloob na alon ng Earth at ng solar wind.

Ang mga panloob na alon ng Earth ay dumadaloy sa mantle, na binubuo ng mga sangkap na may napakahusay na kondaktibiti. Ang core ay ang kasalukuyang pinagmulan. Ang enerhiya mula sa core hanggang sa ibabaw ng lupa ay inililipat sa pamamagitan ng convection. Kaya, sa mantle mayroong isang patuloy na paggalaw ng bagay, na bumubuo ng isang magnetic field ayon sa kilalang batas ng paggalaw ng mga sisingilin na particle. Kung iuugnay lamang natin ang hitsura nito sa mga panloob na alon, lumalabas na ang lahat ng mga planeta na ang direksyon ng pag-ikot ay tumutugma sa direksyon ng pag-ikot ng Earth ay dapat magkaroon ng isang magkaparehong magnetic field. Gayunpaman, hindi ito. Ang north geographic pole ng Jupiter ay tumutugma sa north magnetic.

Hindi lamang mga panloob na alon ang kasangkot sa pagbuo ng magnetic field ng Earth. Matagal nang alam na ito ay tumutugon sa solar wind, isang stream ng mga particle na may mataas na enerhiya na nagmumula sa Araw bilang resulta ng mga reaksyon na nagaganap sa ibabaw nito.

Ang solar wind sa pamamagitan ng likas na katangian nito ay isang electric current (ang paggalaw ng mga sisingilin na particle). Dahil sa pag-ikot ng Earth, lumilikha ito ng circular current, na humahantong sa paglitaw ng magnetic field ng Earth.

Kung paanong kumikilos ang electric charge sa rest sa isa pang charge sa pamamagitan ng electric field, kumikilos din ang electric current sa isa pang current through magnetic field. Ang pagkilos ng isang magnetic field sa mga permanenteng magnet ay nabawasan sa pagkilos nito sa mga singil na gumagalaw sa mga atomo ng isang sangkap at lumilikha ng mga microscopic na pabilog na alon.

Doktrina ng electromagnetism batay sa dalawang pagpapalagay:

• kumikilos ang magnetic field sa mga gumagalaw na singil at alon;
• lumilitaw ang isang magnetic field sa paligid ng mga alon at gumagalaw na singil.

Pakikipag-ugnayan ng mga magnet

Permanenteng magnet(o magnetic needle) ay nakatuon sa kahabaan ng magnetic meridian ng Earth. Ang dulong tumuturo sa hilaga ay tinatawag north pole(N) at ang kabaligtaran ay polong timog(S). Ang paglapit sa dalawang magnet sa isa't isa, napapansin namin na ang kanilang mga katulad na pole ay nagtataboy, at ang magkasalungat ay umaakit ( kanin. isa ).

Kung paghiwalayin natin ang mga pole sa pamamagitan ng pagputol ng permanenteng magnet sa dalawang bahagi, makikita natin na magkakaroon din ang bawat isa sa kanila dalawang poste, ibig sabihin, magiging permanenteng magnet ( kanin. 2 ). Ang parehong mga pole - hilaga at timog - ay hindi mapaghihiwalay sa isa't isa, pantay.

Ang magnetic field na nilikha ng Earth o permanenteng magnets ay inilalarawan, tulad ng electric field, sa pamamagitan ng magnetic lines of force. Ang isang larawan ng mga linya ng magnetic field ng anumang magnet ay maaaring makuha sa pamamagitan ng paglalagay ng isang sheet ng papel sa ibabaw nito, kung saan ang mga iron filing ay ibinuhos sa isang pare-parehong layer. Pagpasok sa isang magnetic field, ang sawdust ay magnetized - bawat isa sa kanila ay may hilaga at timog pole. Ang magkasalungat na mga poste ay may posibilidad na lumapit sa isa't isa, ngunit ito ay pinipigilan ng alitan ng sup sa papel. Kung pipindutin mo ang papel gamit ang iyong daliri, bababa ang friction at maaakit ang mga filing sa isa't isa, na bumubuo ng mga chain na kumakatawan sa mga linya ng magnetic field.

Sa kanin. 3 ay nagpapakita ng lokasyon sa larangan ng isang direktang magnet ng sup at maliliit na magnetic arrow na nagpapahiwatig ng direksyon ng mga linya ng magnetic field. Para sa direksyong ito, kinukuha ang direksyon ng north pole ng magnetic needle.

Ang karanasan ni Oersted. Kasalukuyang magnetic field

Sa simula ng siglo XIX. Danish na siyentipiko Oersted gumawa ng mahalagang pagtuklas sa pamamagitan ng pagtuklas pagkilos ng electric current sa mga permanenteng magnet . Naglagay siya ng mahabang wire malapit sa magnetic needle. Kapag ang isang kasalukuyang ay dumaan sa wire, ang arrow ay lumiko, sinusubukang maging patayo dito ( kanin. apat ). Ito ay maaaring ipaliwanag sa pamamagitan ng paglitaw ng isang magnetic field sa paligid ng konduktor.

Ang mga magnetic na linya ng puwersa ng patlang na nilikha ng isang direktang konduktor na may kasalukuyang ay mga concentric na bilog na matatagpuan sa isang eroplano na patayo dito, na may mga sentro sa punto kung saan dumadaan ang kasalukuyang ( kanin. 5 ). Ang direksyon ng mga linya ay tinutukoy ng tamang panuntunan ng turnilyo:

Kung ang tornilyo ay pinaikot sa direksyon ng mga linya ng field, ito ay lilipat sa direksyon ng kasalukuyang sa konduktor .

Ang katangian ng puwersa ng magnetic field ay magnetic induction vector B . Sa bawat punto, ito ay nakadirekta nang tangential sa field line. Ang mga linya ng electric field ay nagsisimula sa mga positibong singil at nagtatapos sa mga negatibo, at ang puwersa na kumikilos sa patlang na ito sa isang singil ay nakadirekta nang tangential sa linya sa bawat isa sa mga punto nito. Hindi tulad ng electric field, ang mga linya ng magnetic field ay sarado, na dahil sa kawalan ng "magnetic charges" sa kalikasan.

Ang magnetic field ng kasalukuyang ay sa panimula ay hindi naiiba mula sa field na nilikha ng isang permanenteng magnet. Sa ganitong kahulugan, ang isang analogue ng isang flat magnet ay isang mahabang solenoid - isang coil ng wire, ang haba nito ay mas malaki kaysa sa diameter nito. Ang diagram ng mga linya ng magnetic field na kanyang nilikha, na inilalarawan sa kanin. 6 , katulad ng para sa isang flat magnet ( kanin. 3 ). Ang mga bilog ay nagpapahiwatig ng mga seksyon ng wire na bumubuo ng solenoid winding. Ang mga alon na dumadaloy sa wire mula sa tagamasid ay ipinahiwatig ng mga krus, at ang mga alon sa tapat na direksyon - patungo sa tagamasid - ay ipinahiwatig ng mga tuldok. Ang parehong mga pagtatalaga ay tinatanggap para sa mga linya ng magnetic field kapag sila ay patayo sa eroplano ng pagguhit ( kanin. 7 a, b).

Ang direksyon ng kasalukuyang sa solenoid winding at ang direksyon ng mga linya ng magnetic field sa loob nito ay nauugnay din sa tamang panuntunan ng tornilyo, na sa kasong ito ay nabuo bilang mga sumusunod:

Kung titingnan mo ang axis ng solenoid, kung gayon ang kasalukuyang dumadaloy sa direksyon ng clockwise ay lumilikha ng isang magnetic field sa loob nito, ang direksyon kung saan tumutugma sa direksyon ng paggalaw ng kanang tornilyo ( kanin. walo )

Batay sa panuntunang ito, madaling malaman na ang solenoid na ipinapakita sa kanin. 6 , ang kanang dulo nito ay ang north pole, at ang kaliwang dulo nito ay ang south pole.

Ang magnetic field sa loob ng solenoid ay homogenous - ang magnetic induction vector ay may pare-parehong halaga doon (B = const). Sa paggalang na ito, ang solenoid ay katulad ng isang flat capacitor, sa loob kung saan nilikha ang isang pare-parehong electric field.

Ang puwersa na kumikilos sa isang magnetic field sa isang konduktor na may kasalukuyang

Ito ay eksperimento na itinatag na ang isang puwersa ay kumikilos sa isang kasalukuyang nagdadala ng conductor sa isang magnetic field. Sa isang pare-parehong field, ang isang rectilinear conductor na may haba l, kung saan dumadaloy ang kasalukuyang I, na matatagpuan patayo sa field vector B, ay nakakaranas ng puwersa: F = I l B .

Natutukoy ang direksyon ng puwersa panuntunan sa kaliwang kamay:

Kung ang apat na nakaunat na daliri ng kaliwang kamay ay inilalagay sa direksyon ng kasalukuyang nasa konduktor, at ang palad ay patayo sa vector B, kung gayon ang binawi na hinlalaki ay magsasaad ng direksyon ng puwersa na kumikilos sa konduktor. (kanin. 9 ).

Dapat pansinin na ang puwersa na kumikilos sa isang konduktor na may kasalukuyang sa isang magnetic field ay hindi nakadirekta nang tangential sa mga linya ng puwersa nito, tulad ng isang electric force, ngunit patayo sa kanila. Ang isang konduktor na matatagpuan sa kahabaan ng mga linya ng puwersa ay hindi apektado ng magnetic force.

Ang equation F = IlB nagbibigay-daan upang magbigay ng isang quantitative na katangian ng magnetic field induction.

Saloobin ay hindi nakasalalay sa mga katangian ng konduktor at nagpapakilala sa magnetic field mismo.

Ang module ng magnetic induction vector B ay numerong katumbas ng puwersa na kumikilos sa isang konduktor ng haba ng yunit na matatagpuan patayo dito, kung saan dumadaloy ang isang kasalukuyang ng isang ampere.

Sa sistema ng SI, ang yunit ng magnetic field induction ay tesla (T):

Isang magnetic field. Mga talahanayan, diagram, formula

(Interaction ng mga magnet, Oersted experiment, magnetic induction vector, vector direction, superposition principle. Graphic na representasyon ng magnetic field, magnetic induction lines. Magnetic flux, energy na katangian ng field. Magnetic forces, Ampere force, Lorentz force. Movement of charged particles sa isang magnetic field. Magnetic na katangian ng matter, hypothesis ni Ampère)

Isang magnetic field- ito ay isang materyal na daluyan kung saan ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga konduktor na may kasalukuyang o gumagalaw na mga singil ay isinasagawa.

Mga katangian ng magnetic field:

Mga katangian ng magnetic field:

Upang pag-aralan ang magnetic field, ginagamit ang isang test circuit na may kasalukuyang. Ito ay maliit, at ang kasalukuyang nasa loob nito ay mas mababa kaysa sa kasalukuyang nasa konduktor na lumilikha ng magnetic field. Sa magkabilang panig ng circuit na may kasalukuyang mula sa gilid ng magnetic field, kumikilos ang mga puwersa na pantay sa magnitude, ngunit nakadirekta sa magkasalungat na direksyon, dahil ang direksyon ng puwersa ay nakasalalay sa direksyon ng kasalukuyang. Ang mga punto ng aplikasyon ng mga puwersang ito ay hindi namamalagi sa isang tuwid na linya. Ang ganitong mga puwersa ay tinatawag isang pares ng pwersa. Bilang resulta ng pagkilos ng isang pares ng pwersa, ang tabas ay hindi maaaring sumulong, ito ay umiikot sa paligid ng axis nito. Nailalarawan ang umiikot na pagkilos metalikang kuwintas.

, saan l–braso ng isang pares ng pwersa(distansya sa pagitan ng mga punto ng aplikasyon ng mga puwersa).

Sa pagtaas ng kasalukuyang sa isang test circuit o circuit area, ang sandali ng isang pares ng pwersa ay tataas nang proporsyonal. Ang ratio ng maximum na sandali ng mga puwersa na kumikilos sa kasalukuyang nagdadala ng circuit sa magnitude ng kasalukuyang sa circuit at ang lugar ng circuit ay isang pare-parehong halaga para sa isang naibigay na punto ng field. Ang tawag dito magnetic induction.

, saan
-magnetic moment mga circuit na may kasalukuyang.

yunit ng pagsukat magnetic induction - Tesla [T].

Magnetic na sandali ng circuit- dami ng vector, ang direksyon kung saan ay depende sa direksyon ng kasalukuyang sa circuit at tinutukoy ng tamang panuntunan ng turnilyo: ikuyom ang iyong kanang kamay sa isang kamao, ituro ang apat na daliri sa direksyon ng kasalukuyang sa circuit, pagkatapos ay ipahiwatig ng hinlalaki ang direksyon ng magnetic moment vector. Ang magnetic moment vector ay palaging patayo sa contour plane.

Per direksyon ng magnetic induction vector kunin ang direksyon ng vector ng magnetic moment ng circuit na nakatuon sa magnetic field.

Linya ng magnetic induction- isang linya, ang padaplis na kung saan sa bawat punto ay tumutugma sa direksyon ng magnetic induction vector. Ang mga linya ng magnetic induction ay palaging sarado, hindi kailanman magsalubong. Mga linya ng magnetic induction ng isang tuwid na konduktor na may kasalukuyang may anyo ng mga bilog na matatagpuan sa isang eroplano na patayo sa konduktor. Ang direksyon ng mga linya ng magnetic induction ay tinutukoy ng panuntunan ng tamang tornilyo. Mga linya ng magnetic induction ng circular current(coil with current) ay mayroon ding anyo ng mga bilog. Ang bawat elemento ng coil ay mahaba
ay maaaring isipin bilang isang tuwid na konduktor na lumilikha ng sarili nitong magnetic field. Para sa mga magnetic field, ang prinsipyo ng superposition (independiyenteng karagdagan) ay natutupad. Ang kabuuang vector ng magnetic induction ng circular current ay tinutukoy bilang resulta ng pagdaragdag ng mga patlang na ito sa gitna ng coil ayon sa panuntunan ng tamang tornilyo.

Kung ang magnitude at direksyon ng magnetic induction vector ay pareho sa bawat punto sa espasyo, kung gayon ang magnetic field ay tinatawag na homogenous. Kung ang magnitude at direksyon ng magnetic induction vector sa bawat punto ay hindi nagbabago sa paglipas ng panahon, ang nasabing field ay tinatawag na permanente.

Halaga magnetic induction sa anumang punto ng patlang ay direktang proporsyonal sa kasalukuyang lakas sa konduktor na lumilikha ng patlang, ay inversely proporsyonal sa distansya mula sa konduktor sa isang naibigay na punto sa patlang, depende sa mga katangian ng daluyan at ang hugis ng konduktor na lumilikha ng field.

, saan
SA 2 ; H/m ay ang vacuum magnetic constant,

-relatibong magnetic permeability ng medium,

-absolute magnetic permeability ng medium.

Depende sa laki ng magnetic permeability, ang lahat ng mga sangkap ay nahahati sa tatlong klase:

Sa isang pagtaas sa ganap na pagkamatagusin ng daluyan, ang magnetic induction sa isang naibigay na punto ng field ay tumataas din. Ang ratio ng magnetic induction sa absolute magnetic permeability ng medium ay isang pare-parehong halaga para sa isang naibigay na punto ng poly, e ay tinatawag na tensyon.

.

Ang mga vectors ng pag-igting at magnetic induction ay nag-tutugma sa direksyon. Ang lakas ng magnetic field ay hindi nakasalalay sa mga katangian ng daluyan.

Amp kapangyarihan- ang puwersa kung saan kumikilos ang magnetic field sa isang konduktor na may kasalukuyang.

saan l- ang haba ng konduktor, - ang anggulo sa pagitan ng vector ng magnetic induction at ang direksyon ng kasalukuyang.

Ang direksyon ng puwersa ng Ampere ay tinutukoy ng panuntunan sa kaliwang kamay: ang kaliwang kamay ay nakaposisyon upang ang bahagi ng magnetic induction vector, patayo sa konduktor, ay pumasok sa palad, idirekta ang apat na nakaunat na mga daliri kasama ang kasalukuyang, pagkatapos ay ang hinlalaki na nakayuko ng 90 0 ay magsasaad ng direksyon ng puwersa ng Ampere.

Ang resulta ng pagkilos ng puwersa ng Ampere ay ang paggalaw ng konduktor sa isang naibigay na direksyon.

E kung = 90 0 , pagkatapos ay F=max, kung = 0 0 , pagkatapos ay F= 0.

Lorentz force- ang puwersa ng magnetic field sa gumagalaw na singil.

, kung saan ang q ay ang singil, ang v ay ang bilis ng paggalaw nito, - ang anggulo sa pagitan ng mga vectors ng tension at velocity.

Ang puwersa ng Lorentz ay palaging patayo sa magnetic induction at velocity vectors. Ang direksyon ay tinutukoy ng panuntunan sa kaliwang kamay(mga daliri - sa paggalaw ng isang positibong singil). Kung ang direksyon ng bilis ng butil ay patayo sa mga linya ng magnetic induction ng isang unipormeng magnetic field, kung gayon ang particle ay gumagalaw sa isang bilog nang hindi binabago ang kinetic energy.

Dahil ang direksyon ng puwersa ng Lorentz ay nakasalalay sa tanda ng singil, ito ay ginagamit upang paghiwalayin ang mga singil.

magnetic flux- isang halaga na katumbas ng bilang ng mga linya ng magnetic induction na dumadaan sa anumang lugar na matatagpuan patayo sa mga linya ng magnetic induction.

, saan - ang anggulo sa pagitan ng magnetic induction at ang normal (perpendicular) sa lugar S.

yunit ng pagsukat– Weber [Wb].

Mga pamamaraan para sa pagsukat ng magnetic flux:

Pagbabago ng oryentasyon ng site sa isang magnetic field (pagbabago ng anggulo)

Baguhin ang lugar ng isang contour na inilagay sa isang magnetic field

Pagbabago ng lakas ng kasalukuyang lumilikha ng magnetic field

Pagbabago ng distansya ng tabas mula sa pinagmulan ng magnetic field

Pagbabago sa magnetic properties ng medium.

F Nag-record si Araday ng electric current sa isang circuit na hindi naglalaman ng source, ngunit matatagpuan sa tabi ng isa pang circuit na naglalaman ng source. Bukod dito, ang kasalukuyang sa pangunahing circuit ay lumitaw sa mga sumusunod na kaso: sa anumang pagbabago sa kasalukuyang sa circuit A, na may kamag-anak na paggalaw ng mga circuit, kasama ang pagpapakilala ng isang bakal na baras sa circuit A, na may paggalaw ng isang permanenteng magnet na may kaugnayan sa sirkito B. Ang direktang paggalaw ng mga libreng singil (kasalukuyan) ay nangyayari lamang sa isang electric field. Nangangahulugan ito na ang isang nagbabagong magnetic field ay bumubuo ng isang electric field, na nagtatakda ng mga libreng singil ng konduktor sa paggalaw. Ang electric field na ito ay tinatawag sapilitan o eddy.

Mga pagkakaiba sa pagitan ng isang vortex electric field at isang electrostatic:

Ang pinagmulan ng vortex field ay isang nagbabagong magnetic field.

Ang mga linya ng lakas ng vortex field ay sarado.

Ang gawaing ginawa ng field na ito upang ilipat ang singil sa isang closed circuit ay hindi katumbas ng zero.

Ang enerhiya na katangian ng vortex field ay hindi ang potensyal, ngunit EMF induction- isang halaga na katumbas ng gawain ng mga panlabas na puwersa (mga puwersa ng di-electrostatic na pinagmulan) sa paglipat ng isang yunit ng singil kasama ang isang closed circuit.

.Sinusukat sa Volts[AT].

Ang isang vortex electric field ay lumitaw sa anumang pagbabago sa magnetic field, hindi alintana kung mayroong isang pagsasagawa ng closed loop o wala. Pinapayagan lamang ng contour na makita ang vortex electric field.

Electromagnetic induction- ito ang paglitaw ng isang EMF ng induction sa isang closed circuit na may anumang pagbabago sa magnetic flux sa pamamagitan ng ibabaw nito.

Ang EMF ng induction sa isang closed circuit ay bumubuo ng isang inductive current.

.

Direksyon ng kasalukuyang induction tinutukoy ng Ang tuntunin ni Lenz: ang induction current ay may direksyon na ang magnetic field na nilikha nito ay sumasalungat sa anumang pagbabago sa magnetic flux na nakabuo ng kasalukuyang ito.

Batas ni Faraday para sa electromagnetic induction: Ang EMF ng induction sa isang closed loop ay direktang proporsyonal sa rate ng pagbabago ng magnetic flux sa pamamagitan ng ibabaw na nakatali ng loop.

T okie foucault- eddy induction currents na nangyayari sa malalaking konduktor na inilagay sa nagbabagong magnetic field. Ang paglaban ng naturang konduktor ay maliit, dahil mayroon itong malaking cross section S, kaya ang mga alon ng Foucault ay maaaring malaki sa magnitude, bilang isang resulta kung saan ang konduktor ay uminit.

induction sa sarili- ito ay ang paglitaw ng isang EMF ng induction sa isang konduktor kapag ang kasalukuyang lakas nito ay nagbabago.

Ang isang kasalukuyang nagdadala ng conductor ay lumilikha ng magnetic field. Ang magnetic induction ay nakasalalay sa lakas ng kasalukuyang, samakatuwid, ang sariling magnetic flux ay nakasalalay din sa lakas ng kasalukuyang.

, kung saan ang L ay ang koepisyent ng proporsyonalidad, inductance.

yunit ng pagsukat inductance - Henry [H].

Inductance Ang konduktor ay nakasalalay sa laki, hugis at magnetic permeability ng medium.

Inductance tumataas sa haba ng konduktor, ang inductance ng coil ay mas malaki kaysa sa inductance ng isang tuwid na konduktor ng parehong haba, ang inductance ng coil (isang konduktor na may malaking bilang ng mga liko) ay mas malaki kaysa sa inductance ng isang pagliko , ang inductance ng coil ay tumataas kung ang isang bakal na pamalo ay ipinasok dito.

Ang batas ni Faraday para sa self-induction:
.

EMF self-induction direktang proporsyonal sa rate ng pagbabago ng kasalukuyang.

EMF self-induction bumubuo ng isang self-induction current, na palaging pumipigil sa anumang pagbabago sa kasalukuyang sa circuit, iyon ay, kung ang kasalukuyang pagtaas, ang self-induction kasalukuyang ay nakadirekta sa tapat na direksyon, kapag ang kasalukuyang sa circuit ay bumababa, ang self- Ang kasalukuyang induction ay nakadirekta sa parehong direksyon. Kung mas malaki ang inductance ng coil, mas maraming self-inductance EMF ang nangyayari dito.

Enerhiya ng magnetic field ay katumbas ng gawaing ginagawa ng kasalukuyang upang madaig ang self-induction EMF sa panahon hanggang sa tumaas ang kasalukuyang mula sa zero hanggang sa pinakamataas na halaga.

.

Electromagnetic vibrations- ito ay mga pana-panahong pagbabago sa singil, kasalukuyang lakas at lahat ng katangian ng mga electric at magnetic field.

Electric oscillatory system(oscillatory circuit) ay binubuo ng isang kapasitor at isang inductor.

Mga kondisyon para sa paglitaw ng mga vibrations:

Ang sistema ay dapat na ilabas sa balanse; para dito, ang isang singil ay ibinibigay sa kapasitor. Ang enerhiya ng electric field ng isang sisingilin na kapasitor:

.

Ang sistema ay dapat bumalik sa isang estado ng balanse. Sa ilalim ng impluwensya ng isang electric field, ang singil ay pumasa mula sa isang plato ng kapasitor patungo sa isa pa, iyon ay, ang isang electric current ay lumitaw sa circuit, na dumadaloy sa coil. Sa pagtaas ng kasalukuyang sa inductor, ang isang EMF ng self-induction ay lumitaw, ang self-induction kasalukuyang ay nakadirekta sa kabaligtaran na direksyon. Kapag ang kasalukuyang sa coil ay bumababa, ang self-induction current ay nakadirekta sa parehong direksyon. Kaya, ang kasalukuyang induction sa sarili ay may posibilidad na ibalik ang sistema sa isang estado ng balanse.

Dapat maliit ang electrical resistance ng circuit.

Ang perpektong oscillatory circuit walang panlaban. Ang mga oscillations sa loob nito ay tinatawag libre.

Para sa anumang electrical circuit, ang batas ng Ohm ay natutupad, ayon sa kung saan ang EMF na kumikilos sa circuit ay katumbas ng kabuuan ng mga boltahe sa lahat ng mga seksyon ng circuit. Walang kasalukuyang mapagkukunan sa oscillatory circuit, ngunit ang self-induction EMF ay lumitaw sa inductor, na katumbas ng boltahe sa buong kapasitor.

Konklusyon: ang singil ng kapasitor ay nagbabago ayon sa maharmonya na batas.

Boltahe ng kapasitor:
.

Kasalukuyang loop:
.

Halaga
- ang amplitude ng kasalukuyang lakas.

Ang pagkakaiba mula sa pagsingil sa
.

Ang panahon ng mga libreng oscillations sa circuit:

Kapasitor electric field enerhiya:

Coil magnetic field na enerhiya:

Ang mga enerhiya ng electric at magnetic field ay nagbabago ayon sa isang harmonic na batas, ngunit ang mga yugto ng kanilang mga oscillations ay naiiba: kapag ang enerhiya ng electric field ay maximum, ang enerhiya ng magnetic field ay zero.

Kabuuang enerhiya ng oscillatory system:
.

AT perpektong tabas ang kabuuang enerhiya ay hindi nagbabago.

Sa proseso ng mga oscillations, ang enerhiya ng electric field ay ganap na na-convert sa enerhiya ng magnetic field at vice versa. Nangangahulugan ito na ang enerhiya sa anumang sandali ng oras ay katumbas ng alinman sa maximum na enerhiya ng electric field, o ang maximum na enerhiya ng magnetic field.

Tunay na oscillatory circuit naglalaman ng resistensya. Ang mga oscillations sa loob nito ay tinatawag kumukupas.

Ang batas ng Ohm ay nasa anyo:

Sa kondisyon na maliit ang pamamasa (ang parisukat ng natural na dalas ng oscillation ay mas malaki kaysa sa parisukat ng koepisyent ng pamamasa), ang pagbabawas ng logarithmic na pamamasa:

Sa malakas na pamamasa (ang parisukat ng natural na dalas ng oscillation ay mas mababa kaysa sa parisukat ng koepisyent ng oscillation):

Inilalarawan ng equation na ito ang proseso ng paglabas ng capacitor sa isang risistor. Sa kawalan ng inductance, ang mga oscillation ay hindi magaganap. Ayon sa batas na ito, nagbabago rin ang boltahe sa mga capacitor plate.

kabuuang enerhiya sa isang tunay na circuit, ito ay bumababa, dahil ang init ay inilabas sa paglaban R kapag ang kasalukuyang pumasa.

proseso ng paglipat- isang proseso na nangyayari sa mga de-koryenteng circuit sa panahon ng paglipat mula sa isang mode ng operasyon patungo sa isa pa. Tinatayang oras ( ), kung saan ang parameter na nagpapakilala sa lumilipas na proseso ay magbabago sa mga oras.

Para sa circuit na may kapasitor at risistor:
.

Ang teorya ni Maxwell ng electromagnetic field:

1 posisyon:

Ang anumang alternating electric field ay bumubuo ng vortex magnetic field. Ang isang alternating electric field ay tinawag ni Maxwell na isang displacement current, dahil ito, tulad ng isang ordinaryong kasalukuyang, ay nag-uudyok ng magnetic field.

Upang makita ang kasalukuyang pag-aalis, ang pagpasa ng kasalukuyang sa pamamagitan ng system, na kinabibilangan ng isang kapasitor na may dielectric, ay isinasaalang-alang.

Bias kasalukuyang density:
. Ang kasalukuyang density ay nakadirekta sa direksyon ng pagbabago sa intensity.

Ang unang equation ni Maxwell:
- ang vortex magnetic field ay nabuo kapwa sa pamamagitan ng mga conduction currents (gumagalaw na electric charges) at displacement currents (alternating electric field E).

2 posisyon:

Ang anumang alternating magnetic field ay bumubuo ng vortex electric field - ang pangunahing batas ng electromagnetic induction.

Pangalawang equation ni Maxwell:
- nauugnay ang rate ng pagbabago ng magnetic flux sa pamamagitan ng anumang ibabaw at ang sirkulasyon ng vector ng lakas ng electric field na lumitaw sa kasong ito.

Ang anumang konduktor na may kasalukuyang lumilikha ng magnetic field sa kalawakan. Kung ang kasalukuyang ay pare-pareho (hindi nagbabago sa paglipas ng panahon), kung gayon ang nauugnay na magnetic field ay pare-pareho din. Ang pagbabago ng kasalukuyang lumilikha ng nagbabagong magnetic field. Mayroong isang electric field sa loob ng isang conductor na nagdadala ng kasalukuyang. Samakatuwid, ang isang nagbabagong electric field ay lumilikha ng isang nagbabagong magnetic field.

Ang magnetic field ay vortex, dahil ang mga linya ng magnetic induction ay palaging sarado. Ang magnitude ng lakas ng magnetic field H ay proporsyonal sa rate ng pagbabago ng lakas ng electric field . Direksyon ng magnetic field vector nauugnay sa isang pagbabago sa lakas ng electric field sa pamamagitan ng panuntunan ng kanang tornilyo: ipakuyom ang kanang kamay sa isang kamao, ituro ang hinlalaki sa direksyon ng pagbabago sa lakas ng electric field, pagkatapos ay ang nakatungo na 4 na daliri ay magsasaad ng direksyon ng mga linya ng lakas ng magnetic field.

Anumang pagbabago ng magnetic field ay lumilikha ng isang vortex electric field, na ang mga linya ng lakas ay sarado at matatagpuan sa isang eroplanong patayo sa lakas ng magnetic field.

Ang magnitude ng intensity E ng vortex electric field ay depende sa rate ng pagbabago ng magnetic field . Ang direksyon ng vector E ay nauugnay sa direksyon ng pagbabago sa magnetic field H sa pamamagitan ng panuntunan ng kaliwang tornilyo: ikuyom ang kaliwang kamay sa isang kamao, ituro ang hinlalaki sa direksyon ng pagbabago sa magnetic field, baluktot apat na daliri ang magsasaad ng direksyon ng mga linya ng vortex electric field.

Ang hanay ng mga vortex electric at magnetic field na konektado sa isa't isa ay kumakatawan electromagnetic field. Ang electromagnetic field ay hindi nananatili sa lugar ng pinagmulan, ngunit nagpapalaganap sa espasyo sa anyo ng isang transverse electromagnetic wave.

electromagnetic wave- ito ang pamamahagi sa espasyo ng vortex electric at magnetic field na konektado sa isa't isa.

Ang kondisyon para sa paglitaw ng isang electromagnetic wave- paggalaw ng singil na may acceleration.

Equation ng electromagnetic wave:

- cyclic frequency ng electromagnetic oscillations

t ay ang oras mula sa simula ng mga oscillation

l ay ang distansya mula sa pinagmumulan ng alon sa isang naibigay na punto sa espasyo

- bilis ng pagpapalaganap ng alon

Ang oras na kinakailangan ng isang alon upang maglakbay mula sa isang pinagmulan patungo sa isang partikular na punto.

Ang mga vectors E at H sa isang electromagnetic wave ay patayo sa isa't isa at sa bilis ng pagpapalaganap ng alon.

Pinagmulan ng mga electromagnetic wave- mga conductor kung saan dumadaloy ang mabilis na alternating currents (macro-emitters), pati na rin ang mga excited na atoms at molecules (micro-emitters). Kung mas mataas ang dalas ng oscillation, mas mahusay ang mga electromagnetic wave na inilalabas sa kalawakan.

Mga katangian ng electromagnetic waves:

Lahat ng electromagnetic waves nakahalang

Sa isang homogenous medium, electromagnetic waves magpalaganap sa isang pare-pareho ang bilis, na nakasalalay sa mga katangian ng kapaligiran:

- relatibong permittivity ng medium

ay ang vacuum dielectric constant,
F/m, Cl 2 /nm 2

- kamag-anak na magnetic permeability ng medium

- vacuum magnetic constant,
SA 2 ; H/m

Mga electromagnetic wave sinasalamin mula sa mga hadlang, hinihigop, nakakalat, na-refracted, polarized, diffracted, interfered.

Densidad ng lakas ng volumetric Ang electromagnetic field ay binubuo ng volumetric energy density ng electric at magnetic field:

Densidad ng flux ng enerhiya ng alon - intensity ng alon:

-Umov-Poynting vector.

Ang lahat ng mga electromagnetic wave ay nakaayos sa isang serye ng mga frequency o wavelength (
). Ang row na ito ay sukat ng electromagnetic wave.

Mababang dalas ng mga vibrations. 0 - 10 4 Hz. Nakuha mula sa mga generator. Hindi sila nag-radiate ng maayos.

mga radio wave. 10 4 - 10 13 Hz. Pinapalabas ng mga solidong konduktor, kung saan dumadaan ang mga mabilis na alternating na alon.

Infrared radiation- mga alon na ibinubuga ng lahat ng mga katawan sa temperatura na higit sa 0 K, dahil sa mga prosesong intra-atomic at intra-molecular.

nakikitang liwanag- mga alon na kumikilos sa mata, na nagiging sanhi ng visual na sensasyon. 380-760 nm

Ultraviolet radiation. 10 - 380 nm. Ang nakikitang liwanag at UV ay lumilitaw kapag ang paggalaw ng mga electron sa mga panlabas na shell ng isang atom ay nagbabago.

x-ray radiation. 80 - 10 -5 nm. Nangyayari kapag nagbabago ang paggalaw ng mga electron sa mga panloob na shell ng isang atom.

Gamma radiation. Nangyayari sa panahon ng pagkabulok ng atomic nuclei.

Magnetic field at mga katangian nito

Plano ng lecture:

Magnetic field, mga katangian at katangian nito.

Isang magnetic field- ang anyo ng pagkakaroon ng bagay na nakapalibot sa mga gumagalaw na singil sa kuryente (mga konduktor na may kasalukuyang, permanenteng magnet).

Ang pangalan na ito ay dahil sa ang katunayan na, tulad ng natuklasan ng Danish na pisiko na si Hans Oersted noong 1820, mayroon itong orienting na epekto sa magnetic needle. Eksperimento ni Oersted: isang magnetic needle ang inilagay sa ilalim ng wire na may current, umiikot sa isang needle. Kapag ang kasalukuyang ay naka-on, ito ay naka-install patayo sa wire; kapag binabago ang direksyon ng kasalukuyang, lumiko ito sa tapat na direksyon.

Ang mga pangunahing katangian ng magnetic field:

nabuo sa pamamagitan ng paglipat ng mga singil sa kuryente, mga konduktor na may kasalukuyang, permanenteng magnet at isang alternating electric field;

kumikilos nang may puwersa sa paglipat ng mga singil sa kuryente, mga conductor na may kasalukuyang, magnetized na katawan;

ang isang alternating magnetic field ay bumubuo ng isang alternating electric field.

Ito ay sumusunod mula sa karanasan ni Oersted na ang magnetic field ay direksyon at dapat ay may katangian ng vector force. Ito ay itinalaga at tinatawag na magnetic induction.

Ang magnetic field ay inilalarawan nang grapiko gamit ang magnetic lines of force o mga linya ng magnetic induction. magnetic force mga linya ay tinatawag na mga linya kung saan ang mga iron filing o axes ng maliliit na magnetic arrow ay matatagpuan sa isang magnetic field. Sa bawat punto ng naturang linya, ang vector ay nakadirekta nang tangential.

Ang mga linya ng magnetic induction ay palaging sarado, na nagpapahiwatig ng kawalan ng mga magnetic charge sa kalikasan at ang vortex na kalikasan ng magnetic field.

Conventionally, umalis sila sa north pole ng magnet at pumasok sa timog. Ang density ng mga linya ay pinili upang ang bilang ng mga linya sa bawat yunit na lugar na patayo sa magnetic field ay proporsyonal sa magnitude ng magnetic induction.

H

Magnetic solenoid na may kasalukuyang

Ang direksyon ng mga linya ay tinutukoy ng panuntunan ng tamang tornilyo. Solenoid - isang likid na may kasalukuyang, ang mga liko ay matatagpuan malapit sa isa't isa, at ang diameter ng pagliko ay mas mababa kaysa sa haba ng likid.

Ang magnetic field sa loob ng solenoid ay pare-pareho. Ang isang magnetic field ay tinatawag na homogenous kung ang vector ay pare-pareho sa anumang punto.

Ang magnetic field ng isang solenoid ay katulad ng magnetic field ng isang bar magnet.

MULA SA

Ang olenoid na may kasalukuyang ay isang electromagnet.

Ipinapakita ng karanasan na para sa isang magnetic field, gayundin para sa isang electric field, prinsipyo ng superposisyon: ang induction ng magnetic field na nilikha ng ilang mga alon o gumagalaw na singil ay katumbas ng vector sum ng mga induction ng magnetic field na nilikha ng bawat kasalukuyang o singil:

Ang vector ay ipinasok sa isa sa 3 paraan:

a) mula sa batas ni Ampère;

b) sa pamamagitan ng pagkilos ng isang magnetic field sa isang loop na may kasalukuyang;

c) mula sa expression para sa puwersa ng Lorentz.

PERO Sa eksperimento, itinatag na ang puwersa kung saan kumikilos ang magnetic field sa elemento ng conductor na may kasalukuyang I, na matatagpuan sa isang magnetic field, ay direktang proporsyonal sa puwersa.

kasalukuyang I at ang produkto ng vector ng elemento ng haba at ang magnetic induction:

- Batas ni Ampère

H
Ang direksyon ng vector ay matatagpuan ayon sa mga pangkalahatang tuntunin ng produkto ng vector, kung saan ang panuntunan ng kaliwang kamay ay sumusunod: kung ang palad ng kaliwang kamay ay nakaposisyon upang ang mga magnetic na linya ng puwersa ay pumasok dito, at 4 na nakaunat. ang mga daliri ay nakadirekta kasama ang kasalukuyang, pagkatapos ay ipapakita ng nakatungo na hinlalaki ang direksyon ng puwersa.

Ang puwersa na kumikilos sa isang wire na may hangganan ang haba ay matatagpuan sa pamamagitan ng pagsasama sa buong haba.

Para sa I = const, B=const, F = BIlsin

Kung  =90 0 , F = BIl

Magnetic field induction- isang pisikal na dami ng vector ayon sa numerong katumbas ng puwersang kumikilos sa isang pare-parehong magnetic field sa isang konduktor ng haba ng yunit na may kasalukuyang yunit, na matatagpuan patayo sa mga linya ng magnetic field.

Ang 1Tl ay ang induction ng isang pare-parehong magnetic field, kung saan ang isang 1m-long conductor na may kasalukuyang 1A, na matatagpuan patayo sa mga linya ng magnetic field, ay ginagampanan ng puwersa ng 1N.

Sa ngayon, isinasaalang-alang namin ang mga macrocurrent na dumadaloy sa mga conductor. Gayunpaman, ayon sa palagay ni Ampere, sa anumang katawan ay may mga microscopic na alon dahil sa paggalaw ng mga electron sa mga atomo. Ang mga microscopic molecular current na ito ay lumilikha ng sarili nilang magnetic field at maaaring lumiko sa mga field ng macrocurrents, na lumilikha ng karagdagang magnetic field sa katawan. Ang vector ay nagpapakilala sa nagresultang magnetic field na nilikha ng lahat ng macro- at microcurrents, i.e. para sa parehong macrocurrent, ang vector sa iba't ibang media ay may iba't ibang mga halaga.

Ang magnetic field ng macrocurrents ay inilalarawan ng magnetic intensity vector.

Para sa isang homogenous na isotropic medium

,

 0 \u003d 410 -7 H / m - magnetic constant,  0 \u003d 410 -7 N / A 2,

 - magnetic permeability ng medium, na nagpapakita kung gaano karaming beses nagbabago ang magnetic field ng macrocurrents dahil sa field ng microcurrents ng medium.

magnetic flux. Gauss' theorem para sa magnetic flux.

daloy ng vector(magnetic flux) sa pamamagitan ng pad dS ay tinatawag na scalar value na katumbas ng

kung saan ang projection papunta sa direksyon ng normal sa site;

 - anggulo sa pagitan ng mga vector at .

itinuro na elemento sa ibabaw,

Ang vector flux ay isang algebraic na dami,

kung - kapag umaalis sa ibabaw;

kung - sa pasukan sa ibabaw.

Ang pagkilos ng bagay ng magnetic induction vector sa pamamagitan ng isang arbitrary surface S ay katumbas ng

Para sa isang pare-parehong magnetic field = const,

1 Wb - magnetic flux na dumadaan sa isang patag na ibabaw na 1 m 2 na matatagpuan patayo sa isang pare-parehong magnetic field, ang induction kung saan ay katumbas ng 1 T.

Ang magnetic flux sa ibabaw ng S ay ayon sa bilang na katumbas ng bilang ng mga magnetic na linya ng puwersa na tumatawid sa ibinigay na ibabaw.

Dahil ang mga linya ng magnetic induction ay palaging sarado, para sa isang saradong ibabaw ang bilang ng mga linya na pumapasok sa ibabaw (Ф 0), samakatuwid, ang kabuuang pagkilos ng bagay ng magnetic induction sa pamamagitan ng isang saradong ibabaw ay zero.

- Gauss theorem: ang flux ng magnetic induction vector sa anumang saradong ibabaw ay zero.

Ang theorem na ito ay isang matematikal na pagpapahayag ng katotohanan na sa kalikasan ay walang magnetic charges kung saan magsisimula o magtatapos ang mga linya ng magnetic induction.

Batas ng Biot-Savart-Laplace at ang aplikasyon nito sa pagkalkula ng mga magnetic field.

Ang magnetic field ng mga direktang alon ng iba't ibang mga hugis ay pinag-aralan nang detalyado ni fr. mga siyentipiko na sina Biot at Savart. Natagpuan nila na sa lahat ng mga kaso ang magnetic induction sa isang arbitrary na punto ay proporsyonal sa lakas ng kasalukuyang, depende sa hugis, mga sukat ng konduktor, ang lokasyon ng puntong ito na may kaugnayan sa konduktor at sa daluyan.

Ang mga resulta ng mga eksperimentong ito ay na-summarize ni fr. Mathematician na si Laplace, na isinasaalang-alang ang likas na vector ng magnetic induction at nag-hypothesize na ang induction sa bawat punto ay, ayon sa prinsipyo ng superposition, ang vector sum ng mga induction ng elementarya na magnetic field na nilikha ng bawat seksyon ng conductor na ito.

Ang Laplace noong 1820 ay nagbalangkas ng isang batas, na tinawag na batas ng Biot-Savart-Laplace: ang bawat elemento ng isang konduktor na may kasalukuyang lumilikha ng isang magnetic field, ang induction vector na kung saan sa ilang di-makatwirang punto K ay tinutukoy ng formula:

- Batas ng Biot-Savart-Laplace.

Ito ay sumusunod mula sa batas ng Biot-Sovar-Laplace na ang direksyon ng vector ay tumutugma sa direksyon ng cross product. Ang parehong direksyon ay ibinibigay ng panuntunan ng kanang tornilyo (gimlet).

Kung ganoon ,

Conductor element co-directional na may kasalukuyang;

Radius vector na kumukonekta sa point K;

Ang batas ng Biot-Savart-Laplace ay praktikal na kahalagahan, dahil ay nagbibigay-daan sa iyo upang mahanap sa isang naibigay na punto sa espasyo ang induction ng magnetic field ng kasalukuyang dumadaloy sa pamamagitan ng conductor ng may hangganan na laki at di-makatwirang hugis.

Para sa isang arbitrary na kasalukuyang, ang naturang pagkalkula ay isang kumplikadong problema sa matematika. Gayunpaman, kung ang kasalukuyang distribusyon ay may isang tiyak na simetrya, kung gayon ang paggamit ng prinsipyo ng superposisyon kasama ang batas ng Biot-Savart-Laplace ay ginagawang posible upang makalkula ang mga partikular na magnetic field na medyo simple.

Tingnan natin ang ilang halimbawa.

A. Magnetic field ng isang rectilinear conductor na may kasalukuyang.

para sa isang konduktor na may hangganan ang haba:

para sa isang konduktor na walang katapusang haba:  1 = 0,  2 = 

B. Magnetic field sa gitna ng circular current:

=90 0 , kasalanan=1,

Oersted noong 1820 experimentally natagpuan na ang sirkulasyon sa isang closed circuit na nakapalibot sa isang sistema ng macrocurrents ay proporsyonal sa algebraic kabuuan ng mga alon. Ang koepisyent ng proporsyonalidad ay nakasalalay sa pagpili ng sistema ng mga yunit at sa SI ay katumbas ng 1.

C
ang sirkulasyon ng isang vector ay tinatawag na isang closed-loop integral.

Ang formula na ito ay tinatawag na circulation theorem o kabuuang kasalukuyang batas:

ang sirkulasyon ng magnetic field strength vector kasama ang isang arbitrary closed circuit ay katumbas ng algebraic sum ng macrocurrents (o kabuuang kasalukuyang) na sakop ng circuit na ito. kanyang katangian Sa espasyong nakapalibot sa mga alon at permanenteng magnet, mayroong puwersa patlang tinawag magnetic. Availability magnetic mga patlang nagpakita...

Sa totoong istraktura ng electromagnetic mga patlang at kanyang katangian pagpapalaganap sa anyo ng mga alon ng eroplano.

Artikulo >> Physics

SA TUNAY NA STRUCTURE NG ELECTROMAGNETIC MGA LARANGAN At NIYA MGA KATANGIAN MGA PROPAGATIONS SA ANYO NG MGA AWOL NG EROPLO ... ibang mga bahagi ng isang solong mga patlang: electromagnetic patlang may mga bahagi ng vector at, electric patlang may mga bahagi at magnetic patlang may mga sangkap...

Magnetic patlang, mga circuit at induction

Abstract >> Physics

... mga patlang). Basic katangian magnetic mga patlang ay kanyang puwersa ng vector magnetic induction (induction vector magnetic mga patlang). sa SI magnetic... kasama magnetic sandali. Magnetic patlang at kanyang mga parameter Direksyon magnetic mga linya at...

Magnetic patlang (2)

Abstract >> Physics

Seksyon ng konduktor AB na may kasalukuyang in magnetic patlang patayo kanyang magnetic mga linya. Kapag ipinakita sa figure ... ang halaga ay nakasalalay lamang sa magnetic mga patlang at maaaring maglingkod kanyang dami katangian. Ang halagang ito ay kinuha...

Magnetic materyales (2)

Abstract >> Ekonomiks

Mga materyales na nakikipag-ugnayan sa magnetic patlang ipinahayag sa kanyang pagbabago, pati na rin sa iba ... at pagkatapos ng pagtigil ng pagkakalantad magnetic mga patlang.isa. Pangunahing katangian magnetic materyalesAng mga magnetic na katangian ng mga materyales ay nailalarawan sa pamamagitan ng...